在第二次世界大戰爆發前，戰鬥機武器往大口徑方向發展，二戰初期大部份新式戰機已經安裝了20毫米航炮。不過實戰證明戰鬥機需要更大威力的武器，尤其是在面對重型轟炸機這種目標時，盡可能一次有效打擊就摧毀它，於是各國紛紛研制更大口徑的航炮，其中就包括美國的M4 37毫米機關炮。
M4在研制之初被命名為T9，它由布朗寧公司設計，曲特公司和另一家公司負責生產，因此有時候也稱它曲特M4。M4在1942年定型量產，少數幾款戰機安裝了它，飛行員對它的評價並不好。這類武器最大的技術問題就是如何降低重量和射擊後坐力，並保持火炮必要的作戰效能，否則機體無法承受沖擊、穩定火線。
M4空重97千克，炮管長1.651米，火炮采用炮管後坐式自動原理，理論射速150發/分鐘，炮管後坐行程245毫米，它發射37×145毫米R彈，包括M54高爆彈、M80穿甲彈和M55A1練習彈。M54彈藥全重900克，彈頭內填充了73克爆炸物，威力比較可觀；M80是一種全重1050克的曳光穿甲彈，彈頭部份重750克；M55A1是用M54改的，它安裝了一個塑膠制成的假引信。
為了降低射擊後坐力，M4使用的炮彈發射藥都比較少，比如M80穿甲彈只有68克，炮彈的出膛速度為610米/秒，它能在460米距離上擊穿1英寸（約25.4毫米）厚的裝甲板。該炮可以使用5發彈夾、15發彈鏈或30發環形彈鏈供彈，彈藥只能從火炮左側供彈，在飛機上只使用環形彈鏈，這樣火力持續性要強一些，戰機在作戰起飛前需要地勤人員手動給火炮上膛。
M4機關炮看起來還不錯，但實際運用時情況就不同了，總共有4款戰鬥機安裝過M4。P-39眼鏡蛇和它的改進型P-63眼鏡王蛇都在機頭安裝了一門M4，火炮透過槳轂發射，這兩款戰機在北非和太平洋使用過；P-38戰鬥機在研制期間曾在原型機上安裝過，量產型用20毫米航炮替換了M4，P-38的放大改進版XP-58原型機則在機頭位置安裝4門M4。
這4款戰機中只有P-39和P-63實際服役過，美軍飛行員認可M4航炮的巨大威力，但認為它的炮彈出膛速度太慢、彈道下墜太厲害，實戰中難以瞄準。在二戰中期，美軍士兵尋找損傷的P-39，將它的M4航炮拆卸下來安裝到魚雷艇上作為甲板炮，它們被用來攻擊那些在夜間偷摸運輸補給的日軍登陸駁船，效果非常好。
根據二戰時的【租借法案】，蘇軍也獲得了P-39和P-63，不過美國沒有提供穿甲彈，只有空戰用的高爆彈，蘇軍飛行員對M4航炮的憑借也不算高，他們欣賞該炮的破壞力，但抱怨其射速太低以及彈藥太少。
布朗寧公司試圖改進M4，開發了M10，它將火炮射速提高到165發/分鐘，供彈具改為可散的金屬彈鏈，容量增加到58發，一些P-63戰鬥機安裝過M10，貝爾公司研制的XP-59噴射式原型戰鬥機也安裝過。M10沒有改變航炮炮彈下墜等問題，後來沒再發展。
